II. 2 .2. Principe de fonctionnement des Jauges de déformation
II.4. Régulateur de température :
La température est contrôlée à l’aide d’un régulateur par l’intermédiaire du thermocouple installé dans l’enceinte thermique, le thermocouple installé est suffisamment proche de l’élément chauffant pour améliorer la précision et diminuer l’écart entre la température ; d’enclenchement et déclenchement du contacteur (±5°C) pour la ramener à
±1°C au niveau de l’éprouvette.
Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons présenté les différents types de capteurs utilisés sur le banc d’essai, et leurs principes de fonctionnement. Afin de pouvoir automatiser la mesure et d’acquérir les signaux à la sortie des capteurs, nous avons utilisé un système d’acquisition de données.
Fig. II.18 : Principe d’annulation des tensions des Jonctions J3 et J4.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Introduction :
Dans ce chapitre nous allons faire une description générale de notre matériel d’acquisition, qui est une interface d’acquisition de données nommée « LABJACK UE9 ».
III.1. Le module d’acquisition labjack UE9 : Le moLe module "LabJack UE9" est un système d'acquisition de données professionnel
universel à connexion USB et Ethernet , architecturé sur la base 168 MHz. Doté de 39
"E/S", il se prêtera à de multiples applications dans le domaine de la mesure embarquée, de la recherche, de l'Education Nationale, Le dessus du boîtier laisse apparaître des borniers à vis dédiés à la récupération de signaux, tandis que sur le côté, 2 prises sub-D vous permettront de récupérer le reste des signaux. Livré avec de nombreux programmes de commande ainsi que des exemples des codes sources pour la plus part des langages de programmation, il peut être facilement et rapidement mis en œuvre dans divers domaines.
III.2. Le choix de labjack UE9 :
Cette interface a été choisie pour les raisons suivantes:
• Connexion USB.
• Faible coût.
• Précision des entrées/sorties analogiques de 12 bits pouvant être portée à 16bits en utilisant deux ports simultanément.
• Nombre d'entrées/sorties digitales élevé.
• Facilité de développement grâce à la DLL fournie.
• 14 entrées de conversion "A/N" 12 bits (ou 4 entrées en mode différentiel).
III.3. Caractéristiques de LABJACK UE9 :
Le LABJACK UE9 dispose 14 entrées de conversion « A/N » 12 bits (suivant la vitesse de conversion).
• Gamme de tension des entrées analogiques : 5 volts ou 0-5 volts.
• Support acquisition temporelle « logiciel et matériel »
• Acquisition des entrées analogiques en streaming jusqu'à 50 KHz(Ethernet).
• 2 sorties analogiques (12 bits).
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
• 23 entrées/sorties digitales, jusqu'à 2 compteurs 32 bits.
• 6 timers (pulse timing, sortie PWM, entrée quadrature).
• Raccordement sur connecteur et borniers à vis, interface USB 2.0.1.1 full speed, interface Ethernet 10Base-T.
• Double processeurs et isolation électrique possible en mode Ethernet.
• Aucune alimentation extérieure n’est nécessaire en mode USB.
• Dimension de boitier : 75 *185*30 mm.
Fig. III.1 : Labjack UE9 III.3.1 : Les entrées « analogiques/numériques » :
Les 14 entrées de conversion "analogique/numérique" sont accessibles via des borniers à vis sur le devant du boîtier. Ces dernières peuvent être configurées en mode
"indépendant" (8 entrées) ou "différentiel" (4 entrées). Chaque entrée dispose d'une plage de tension de mesure de + 10 Volts avec une résolution de conversion de 12 bits, et un courant d'entrée de + 90 micro Ampère. Les canaux utilisés en mesure différentielle peuvent faire appel à un Amplificateur de Gain Programmable faible bruit (PGA) afin de disposer d'une amplification pouvant aller jusqu'à 20 fois.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Avec le boîtier "LabJack UE9", l'acquisition temporelle est possible en mode
"logiciel" ou "matériel".
• Lorsqu'il est utilisé en mode "logiciel", le PC envoi une commande au
module, qui lui répond avec une donnée. Ce mode permet l'acquisition de 4 canaux jusqu'à 50 échantillons/sec par canal ou 8 canaux jusqu'à 25 échantillons/sec par canal.
• En mode "Burst" il est possible de faire l'acquisition de près de 4096
échantillons des canaux 1 - 4 à près de 8192 échantillons/sec, lesquels seront stockés dans un buffer. Après la phase d'échantillonnage, les données seront transférées vers le PC. Un déclenchement matériel pourra être configuré en mode "Burst" afin que ce dernier démarre suite au changement d'état d'une entrée numérique "tout-ou-rien".
• En mode "Stream"; les données sont acquises sur les canaux 1 - 4 à près de 1200 échantillons/sec afin d'être stockées dans le buffer du module. Ces dernières sont simultanément transmises au PC afin de permettre leur sauvegarde sur le disque dur de façon continue.
III.3.2 : Les sorties "numériques/analogiques" :
Les 2 sorties de conversion "numérique/analogique" sont accessibles via des borniers à vis sur le devant du boîtier. Chaque sortie peut être configurée pour une tension comprise entre 0 et 5 V (avec une résolution de 10 bits). La tension de sortie peut être contrôlée en mode "logiciel" (envoi d'une commande/réponse) jusqu'à 50 Hz par canal.
III.3.3 : Les "entrées/sorties" tout ou rien :
Le boîtier "LabJack UE9" dispose de 23 "entrées/sorties" tout ou rien individuellement configurables en entrée ou en sortie. 4 de ses broches sont accessibles via des borniers à vis sur le devant du boîtier. Ces 4 broches disposent d'une protection contre les surtensions et les courts-circuits.
• Lorsqu'il est utilisé, en mode "matériel", le PC envoi une commande au module afin de lui indiquer de démarrer une phase d'acquisition en mode "Burst" ou
"Stream". Ces deux modes permettent de bénéficier de la grande précision de l'oscillateur à quartz du boîtier "LabJack UE9" et de son buffer d'acquisition haute vitesse.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Ces dernières peuvent être commandées (en tant qu'entrée ou sortie) en mode "logiciel" (envoi commande/réponse) jusqu'à 50 Hz par bit. Elles peuvent également être utilisées en entrée en mode haute vitesse "Burst" ou "Stream".
III .3.4 : Les raccordements :
Les raccordements des différents signaux se font via :
-un connecteur SUB-D 15 broches (12 entrées/sorties tous ou rien).
-un connecteur SUD-B 37 broches (entrées de conversion analogiques/numériques), sorties sorties de conversion numériques/analogiques, entrées/sorties tous ou rien via des borniers borniers à vis (signaux divers).
III.3.5 : Alimentation du boitier :
Le boitier peut être directement alimenté via la prise USB, si on l’utilise avec ce mode de connexion on n’aura pas besoin d’une tension d’alimentation du boitier.
Une tension de +5 volt externe est nécessaire pour l’alimenter en mode Ethernet, mais elle doit être parfaitement et soigneusement régulée et filtrée avant de la connecter pour ne pas endommager l’interface. Dans la majorité des cas un bloc secteur opérationnel se livre
généralement avec le boitier.
Fig.III.2 : coté bas de labjack UE9.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
III.4 : Configuration de la carte : Après installation du logiciel, LJControlPanel couru pour configurer et examiner l'unité.
Puis LJSelfUpgrade sert à vérifier les plus nouveaux progiciels. Nous procédons à la configuration de notre matériel comme suit.
III.4.1 : Application de panneau de commande (LJControlPanel) :
L'application de panneau de commande de LabJack (LJCP.exe) manipule la configuration et l'essai de l’UE9. Cliquant dessus le bouton « FIND LABJACK » pour rechercher les dispositifs reliés.
Fig. III.3 : Fenêtre principale de LJControlPanel.
♣ Le schéma III-1 donne les résultats d'une recherche typique. L'application a trouvé un UE9 relié par l'USB et l'Ethernet. Elle a également trouvé un deuxième UE9 qui est accessible seulement par Ethernet. Le raccordement d'USB a été choisi sur le schéma III-1, apportant vers le haut la fenêtre de configuration du côté droit.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
• Refresh : Recharger la fenêtre des valeurs lues du dispositif.
• write values : Écrire les valeurs de la fenêtre au dispositif. Selon les valeurs qui ont été changées, l'application pourrait inciter pour une remise de dispositif.
• Reset : Clic pour remettre à zéro le dispositif choisi.
• Test : Ouvre la fenêtre représentée sur le schéma III-2. Cette fenêtre sans interruption écrit et lit sur le LabJack choisi.
Fig. III.4: Fenêtre d'essai de LJControlPanel.
La sélection d'Options=>Settings à partir du menu de LJControlPanel de force
apporte vers le haut la fenêtre représentée sur le schéma III-3. Cette fenêtre permet à quelques dispositifs de l'application de LJControlPanel d'être adaptés aux besoins du client.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Fig. III.5 : Fenêtre d'arrangements de LJControlPanel.
Recherche des dispositifs d'USB : Si choisi, LJControlPanel inclura l'USB quand recherchant des dispositifs.
• Recherche des dispositifs d'Ethernet utilisant le paquet d'émission d'UDP : Normalement, des dispositifs reliés par Ethernet sont trouvés utilisant une émission de la commande de DiscoveryUDP documentée dans la section. Sur quelques réseaux, cependant, il ne pourrait pas être souhaitable d'annoncer ces paquets d'UDP. Il y a également des situations où un réseau pourrait avoir la communication appropriée de TCP entre le PC et le LabJack, mais le paquet d'UDP d'émission ne fonctionne pas.
• Recherche des dispositifs d'Ethernet des adresses IP spécifiques. Quand cette option est choisie, LJControlPanel recherchera spécifiquement au-dessus du TCP utilisant chaque adresse dans la liste. Sur quelques réseaux ceci pourrait être préféré au-dessus de la recherche d'émission d'UDP.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
III.4.2 : Application Self-Upgrade (LJSelfUpgrade) :
Les deux processeurs dans l'UE9 ont la mémoire Flash extensible de champ.
L’application représentée sur le schéma III-4 programme les derniers progiciels sur l'un ou l'autre processeur.
D'abord, mettre les valeurs valides dans « Connect by » de la boîte. Si l'USB, choisissent d'abord de trouver ou de spécifier une identification locale. Si l'Ethernet, spécifient l’adresse IP. Ces valeurs seront employées pour programmer tout autrement.
Cliquer « Get version numbers », découvrir les versions courantes de progiciels sur le dispositif.
Cliquer sur le bouton de lecture rapide et choisir le dossier de mise à niveau pour
programmer. Basé sur le nom du fichier, l'application déterminera si le processeur pilote de COMM doit être programmé.
Cliquer le bouton de programme pour commencer individu-améliorent le processus.
Fig. III.6: Application Self-Upgrade(LJSelfUpgrade).
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
III.5 : Description de matériel :
Le module d’acquisition LABJACK UE9 possède 3 secteurs d'entrée-sortie différents :
• Bord de communication.
• Bord de borne de vis.
• Bord de DB.
Le bord de communication a connecteur d'USB de type B.
Un connecteur de l'Ethernet 10BaseT, et deux points d'entrée pour la puissance externe (vis-bornes ou cric de puissance).Le bord de borne de vis a les raccordements commodes pour 4 entrées analogiques, les deux sorties analogiques, et 4 entrées-sorties numériques flexibles (FIO).
Les bornes de vis sont arrangées dans les blocs de 4, avec chaque bloc se composant de VS, terre, et 2 entrée-sortie. Également sur ce bord deux LED sont liées aux deux processeurs dans l'UE9.
Le bord de DB a deux types connecteurs SUB-D : un DB37 et un DB15.
Le DB37 à quelques entrées-sorties numériques et toute les entrées-sorties analogiques. Le DB15 à 12 entrées-sorties numériques additionnelles.
III.5.1 : Le port USB :
Labjack UE9 a un raccordement à toute vitesse d'USB compatible avec la version 1.1 ou 2.0 d'USB. Ce raccordement peut fournir la communication et la puissance (V USB), mais il est possible que quelques ports d'USB ne pourront pas fournir assez de puissance pour courir l'UE9 à toutes les vitesses. Certains ports d'USB de puissance faible peuvent être limités à 100 milliampères, et quelques modes de puissance de l'UE9 emploient plus que100 milliampères.
Un hub d'USB avec une alimentation d'énergie (autoalimentée) fournira toujours 500 milliampères pour chaque port.
Le châssis d'USB est mis à la terre de UE9, et l'au sol d'USB est généralement identique que la terre du châssis de PC. Dans ce cas-ci, l'UE9 n'est pas électriquement isolé quand le câble d'USB est relié.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Les détails de l'interface d'USB de labjack UE9 sont manipulés par les conducteurs à niveau élevé (DLL de Windows LabJackUD), ainsi l'information suivante est vraiment nécessaire en développant les conducteurs de bas niveau. L'interface d'USB comprend les points finaux en bloc bidirectionnels et bidirectionnels normaux du point final 0 et deux de commande. Le point final 1 est de 16 bits dans la taille (IN et OUT), et le point final 2 est de 64 bits dans la taille (IN et OUT).
Des commandes peuvent être envoyées sur l'un ou l'autre point final, et la réponse sera envoyée sur le même point final, sauf que des données en mode Stream sont toujours
transférées dans le IN de point final 2, indépendamment de la commande de début de mode Stream si elle a été envoyée dans la sortie de point final 1 ou 2.Des commandes peuvent être envoyées sur les deux points finaux en même temps, mais comme avec n'importe quel raccordement sur l'UE9, n'envoient pas une deuxième commande sur un point final jusqu'à après recevoir la réponse à la première commande. Excepté des données de mode Stream de lecture, toujours écrire et lire le nombre de bites réel dans la commande et la réponse. Si la taille n'est pas la même d’un multiple de la taille de point final, un paquet court sera transféré.
Généralement les petits transferts seront plus rapides sur le point final 1 et les grands
transferts seront plus rapides sur le point final 2, mais les différences de temps sont petites le cas échéant, et il est normal de faire toute la communication sans compter que des données de mode Stream de lecture sur le point final 1. La raison principale des différents points finaux est de simplifier des fonctions de commande/réponse tandis qu'un mode Stream est en marche. Les données de mode Stream d'USB sont un cas spécial où chaque paquet de 46 données de bit est capitonné avec 2 zéros sur la fin, et alors 4 de ces blocs à 48 bits sont groupés ensemble et introduits 3 transferts sur le point final de 64 bits. L'hôte relira généralement des données de mode Stream d’USB dans les multiples de 192 bits (64 échantillons).
L'émetteur récepteur d'USB sur l'UE9 a un amortisseur de matériel de 128 bits sur le point final 2. Si l'amortisseur de données de mode Stream de l’UE9 a un ou plusieurs paquets de mode Stream disponibles, ils sont déplacés à l'amortisseur d'USB pour être lus par l'hôte.
Une fois placé dans cet amortisseur d'USB, les données ne peuvent pas être enlevées (par exemple par une commande de Flush Buffer).
Pour éviter la confusion sur la future communication sur le point final 2, cet amortisseur devrait toujours être vidé après avoir coulé le premier chemin.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
Alors vider cet amortisseur et continuer des données de lecture après Stream Stop, jusqu'à ce qu'il n'y ait pas plus (les temps lus dehors). Ceci ne devrait pas exiger un long temps mort car les données ne sont pas acquises, mais simplement l'attente pour être recherché de
l'amortisseur de labjack UE9.Une autre option est de suivre la commande de Stream Stop avec une commande de Flush Buffer. Essayer alors juste de lire les 128 derniers bits qui pourraient encore être dans l'amortisseur d'USB. Une troisième option est de faire un Stream Stop, et puis il ne faut pas essayer de vider l'amortisseur d'USB, mais de jeter toujours les deux premiers paquets de Stream mode après début Stream.
III.5.2 : L’Ethernet :
Labjack UE9 a un raccordement de l'Ethernet 10 BaseT. Ce raccordement fournit seulement la communication, ainsi la puissance doit être fournie par une alimentation d'énergie externe ou le raccordement d'USB. Le raccordement d'Ethernet sur l'UE9 a 1500 volts d'isolement galvanique. Tant que l'USB le câble n'est pas relié, le niveau global
d'isolement de labjack UE9 sera déterminé par approvisionnement de la puissance. Toutes les alimentations d'énergie embarquées par Labjack UE9 ont au moins 500 volts d'isolement.
L'UE9 se transporte avec un câble de pièce rapportée d'Ethernet qui serait normalement employé pour se relier à un hub ou à un commutateur. Une liaison directe de l'UE9 à un ordinateur exige généralement un câble de croisement. Quelques ordinateurs ont une carte d'interface de réseau (NIC) qui détecte automatiquement l'orientation de signal et fonctionnera avec l'un ou l'autre type de câble. La LED sur un commutateur/hub/NIC peut être employée pour déterminer si vous avez un raccordement validé électriquement. Si l'ordinateur indique que « un câble de réseau est débranché » ou semblable, il suggère que l'UE9 ne soit pas actionné ou le type inapproprié de câble est relié.
Une condition de base pour la communication de TCP est que l’adresse IP d'UE9 doit être une partie du filet inférieur et n’est pas déjà utilisée. L’adresse IP de défaut de l'UE9 est 192.168.1.209.
III.5.3 : Alimentation externe:
Il y a deux raccordements pour une alimentation d'énergie externe (Vext) : une borne de vis de deux-poteau ou un centre-positif de puissance de 2.1 millimètres. Ces raccordements sont électriquement identiques, généralement un seul est employés à la fois.
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
La tension d'alimentation électrique nominale pour l'UE9 est de 5 volts. La puissance peut être fournie du raccordement d'USB (Vusb) ou d'une alimentation d'énergie externe (Vext).
L'UE9 a un commutateur interne de semi-conducteur qui choisit automatiquement entre (Vusb) et (Vext).
Les deux sources d'énergie peuvent être reliées en même temps, et l'un ou l'autre peut être relié/déconnecté à tout moment. Tant qu’un approvisionnement demeure valide, l'UE9 fonctionnera normalement. Si Vusb et Vext sont reliés et valides, le commutateur interne choisira Vext. La condition d'alimentation de l'énergie UE9 est nominalement de 5 volts à
<200 mA. Ceci est généralement fourni par un type de mur-verrue ou de mur-transformateur d'approvisionnement. Un approvisionnement capable de 500 mA est recommandé. Le
connecteur de puissance est de 2.1 x 5.5 millimètres, positif de centre. Un approvisionnement linéaire (réglé) ou de commutation est acceptable. Les approvisionnements de changement sont généralement plus bruyants que des linéaires, mais l'UE9 n'est pas particulièrement sensible au bruit d'alimentation d'énergie, et la plupart des utilisateurs ne noteront aucune différence.
III.5.4 : GND, AGND et SGND :
Les raccordements de la terre disponibles aux vis-bornes et aux connecteurs de DB fournissent un terrain d'entente pour toutes les fonctions de LabJack. Cette terre est identique que la ligne au sol sur le raccordement d'USB, qui est souvent le même qu'a rectifié sur le châssis de PC et donc les forces à C.A. ont rectifié. Cette terre est également identique que la terre sur ou des raccordements de Vext (mur-verrue actionner le cric ou les bornes de vis), mais si un approvisionnement d'isolement est employé, comme celui inclus avec l'UE9, il n'y a aucun raccordement commun aux forces à C.A. rectifiées.
SGND est situé sur le TB de vis avec SDA et câble coaxial. Cette borne a un fusible thermique de rajustement self- en série avec la terre. C'est souvent une bonne borne pour employer quand reliant la terre d'un autre système séparément alimentation qui pourrait déjà partager un terrain d'entente avec l'UE9.
L'UE9 a les avions au sol séparés sur la carte pour analogique et numérique, mais les avions sont court-circuités ensemble tellement en général l'utilisateur seulement doit considérer un terrain d'entente (la terre).
Chap. III : Etude du système d’acquisition.
La goupille d'AGND sur le connecteur DB37 relie directement l'avion au sol analogique, et pourrait fournir ainsi une meilleure exécution pour certains signaux.
III.5.5 : Les entrées analogiques intégrées(AIN) :
Le LabJack UE9 a 14 entrées analogiques intégrées accessibles à utilisateur. Toutes les entrées analogiques sont disponibles sur le connecteur DB37, et les 4 premiers sont également disponibles sur les bornes de vis intégrées. Les entrées analogiques ont la résolution variable, où le temps requis par échantillon augmente avec l'augmentation de la résolution. La valeur passée pour la résolution est de 0-17, où 0-12 tous correspondent à la résolution de 12 bits, et 17 résultent toujours en résolution de 16 bits mais avec le bruit minimum.
L'UE9- pro a un arrangement additionnel de résolution de 18 qui fait utiliser des acquisitions, le convertisseur à haute résolution alternatif (sigma-delta 24-bit). La résolution est configurée sur une base de dispositif, pas pour chaque canal. Les entrées analogiques sont reliées à un amortisseur d'entrée à grande impédance. Les entrées ne sont pas tirées à 0.0 volt, comme qui réduiraient l'impédance d'entrée, ainsi les lectures obtenues à partir des canaux de flottement ne seront généralement pas de 0.0 volt. Les lectures des canaux de flottement dépendent des canaux et du taux adjacents d'échantillon.
En balayant les canaux multiples, le retard de canal en canal nominal est spécifié dans l'annexe A, et inclut assez de temps de stabilisation de rencontrer l'exécution spécifique.
Quelques sources de signal pourraient tirer bénéfice de l'arrangement accru, ainsi un paramètre de temps de stabilisation est disponible qu'ajoute le retard supplémentaire entre
Quelques sources de signal pourraient tirer bénéfice de l'arrangement accru, ainsi un paramètre de temps de stabilisation est disponible qu'ajoute le retard supplémentaire entre